آزمایش‌های شیمی برای بچه‌ها یک راه عالی برای والدین است تا زمان باکیفیتی را با فرزندان خود بگذرانند، سرگرم شوند و همزمان چیزی یاد بگیرند! به یاد داشته باشید که اجرای و منطقی کردن آزمایش ها یکی از سنگ بناهای یادگیری علم است.

در اینجا چند آزمایش شیمی جالب وجود دارد که مطمئناً فرزندان شما دوست خواهند داشت.

آزمایش‌های واکنش شیمیایی برای کودکان: پنی سبز و ناخن‌های مسی

این آزمایش عالی واقعاً سه آزمایش شیمی برای بچه ها در یک است! اول، در قسمت 1، یک واکنش اسید-باز به سکه‌های کسل‌کننده درخشش اولیه خود را باز می‌گرداند. سپس، در قسمت 2، از شیمی ردوکس برای سبز کردن برخی از این سکه ها استفاده می کنیم. در نهایت، در قسمت 3، میخ های فولادی معمولی را با مس می پوشانیم.

آنچه شما نیاز دارید:

• حدود 20 سکه کسل کننده
• یک کاسه کم عمق (فقط شیشه ای یا پلاستیکی)
• ¼ فنجان سرکه سفید
• 1 قاشق چایخوری نمک
• یک جفت میخ استیل تمیز
• اب
• دستمال توالت

قسمت 1: براق و جدید جلوه دادن پنی های کسل کننده

1. سرکه و نمک را در کاسه بریزید و هم بزنید تا نمک حل شود.
2. با فرو بردن یک پنی در محلول سرکه و نگه داشتن آن به مدت 20 ثانیه شروع کنید. آنچه را که می بینید یادداشت کنید.
3. پنی های باقیمانده را داخل کاسه بریزید و بگذارید 5 دقیقه در آنجا بماند.
4. سکه های شما باید دوباره روشن و براق شوند! محلول را برای قسمت 3 رزرو کنید.

 

چه خبر است؟

با گذشت زمان، سکه های براق مس کدر می شوند زیرا فلز در تماس با هوا به تدریج اکسید می شود. واکنش شیمیایی برای این فرآیند است 2 Cu (s) + O₂ (g) -> 2 CuO (s). اکسید مس (II) (CuO) یا اکسید مس، محصول این واکنش، کدر و مایل به سبز است. بنابراین، لایه ای از این ماده روی سطح پنی آن را قهوه ای تیره و کدر نشان می دهد.

اکسید کوپریک همچنین در بسیاری از اسیدها از جمله اسید استیک موجود در سرکه خانگی محلول است. هنگامی که پنی های کسل کننده را در محلول سرکه قرار می دهید، اسید استیک اکسید مس را روی سطح پنی ها حل می کند و فلز مس خالص براق زیر آن آشکار می شود.

این یک واکنش اسید-باز است که منجر به ایجاد یون های نامرئی مس می شود (مس²⁺) ماندن در محلول سرکه: CuO (s) + 2 CH₃COOH (aq) -> مس (CH₃COO)₂ (ق) + ح₂O (l). این در قسمت 3 مهم خواهد بود، پس این راه حل را دور نیندازید!

قسمت 2: پنی های وردیگریس سبز

1. سکه ها را از محلول سرکه خارج کنید. (آن را برای قسمت 3 نگه دارید.)
2. نیمی از آن را روی یک حوله کاغذی قرار دهید تا خشک شود و نیمه دیگر را قبل از قرار دادن آنها روی یک حوله کاغذی جداگانه با آب تمیز کاملاً بشویید. روی دستمال کاغذی برچسب بزنید تا بدانید کدام کدام است.
3. حدود یک ساعت صبر کنید و تفاوت بین دو مجموعه پنی را یادداشت کنید.
4. سکه های آبکش نشده باید به رنگ سبز آبی در می آمدند!

چه خبر است؟

روکش فیروزه ای روی سکه های آبکش نشده پتینه ای است به نام سرخابی. شما ممکن است تشخیص دهید که آن را شبیه به رنگ مجسمه آزادی می دانید – این هم رنگ قرمز است! در حالی که سرخابی می تواند چندین ترکیب مختلف باشد، در این آزمایش شیمی جالب، استات مس (II) یا استات مس است.

این یک فرآیند دو مرحله ای است. ابتدا، فلز مس به اکسید مس اکسید می شود، دقیقاً به همان روشی که به طور طبیعی در طول زمان انجام می شود. با این حال، در این آزمایش، ما با استفاده از نمک (NaCl) محلول در سرکه، واکنش اکسیداسیون را تسریع کردیم. کلرید سدیم یک الکترولیت است و از آنجایی که واکنش‌های کاهش اکسیداسیون به حرکت الکترون‌ها بستگی دارد، یک الکترولیت با افزایش رسانایی محلول به عنوان کاتالیزور عمل می‌کند.

در مرحله دوم، اسید استیک باقی مانده روی پنی های شستشو نشده با اکسید مس واکنش داده و استات مس آبی-سبز را تشکیل می دهد. CuO (s) + 2CH₃COOH (aq) -> مس (CH₃COO)₂ (s) + H₂O (l)

توجه کنید که این همان واکنشی است که اکسید مس را در قسمت 1 حل کرد. تفاوت این است که ما آن را از محیط آبی خارج کرده ایم. به همین دلیل، استات جامد مس با تبخیر آب روی یک پنی باقی می ماند.

قسمت 3: ناخن های مسی

1. یک میخ را در محلول قسمت 1 قرار دهید تا نیمه پوشانده شود و یک میخ دیگر را کاملاً فرو ببرید. به هر تغییری که می بینید توجه کنید.
2. حدود 10 دقیقه ناخن ها را به همین صورت بگذارید. اگر رنگ تغییر نکرده است، یک ساعت دیگر دوباره برگردید.
3. قسمت هایی از ناخن ها که با محلول تماس دارند اکنون باید با مس پوشانده شوند!

چه خبر است؟

فولاد آلیاژی است که فلز جزء اصلی آن آهن است. هنگامی که ناخن ها را در محلول پاک کننده پنی فرو می برید، اسید موجود در سرکه مقداری از آهن و اکسیدهای آهن را در سطح حل می کند و بار منفی به جا می گذارد.

آن مس نامرئی را به خاطر بسپار²⁺ یون هایی که در محلول باقی مانده اند؟ آن یون های مثبت به سمت بار منفی روی سطح ناخن جذب می شوند. در نتیجه، یون‌های مس کاهش می‌یابند (یعنی الکترون‌های به دست می‌آورند) به فلز مس خالص، که در سراسر ناخن رسوب می‌کند.

این قطعاً یکی از جالب‌ترین آزمایش‌های شیمی است که می‌توان در خانه انجام داد، و احتمالاً همه چیزهایی را که نیاز دارید از قبل دارید!

بیشتر شیمی برای کودکان: کروماتوگرافی فیلتر قهوه

این یکی از ساده‌ترین آزمایش‌های شیمی با وسایل خانه است که آن را برای بچه‌های کوچک‌تر هم مناسب می‌کند. این یک نسخه خانگی از کاری است که شیمیدان ها هر روز در آزمایشگاه انجام می دهند: کروماتوگرافی. در اینجا، شما یک رنگ را از نشانگرها می گیرید و آن را به رنگدانه های سازنده آن جدا می کنید.

(به عنوان ادامه سرگرم کننده این آزمایش، چرا از آب برای از بین بردن رنگ آب نبات های رنگی مانند M&Ms و Skittles استفاده نکنید؟ آیا فکر می کنید M&M قرمز رنگدانه های مشابهی با Skittles قرمز دارد؟ چگونه می توانید متوجه شوید؟)

آنچه شما نیاز دارید:

• فیلتر قهوه
• خط كش
• قیچی
• مداد
• نشانگرهای غیر سمی (یا منبع دیگر رنگ)
• اب
• نمک سفره
• یک لیوان بلند

چه باید کرد:

1. فیلتر قهوه را به شکل مربع، تقریباً 3 اینچ در 3 اینچ، برش دهید و با استفاده از یک مداد، خطی را به آرامی روی فیلتر، حدود نیم اینچ از لبه، علامت بزنید.
2. بعد، از مداد برای ایجاد نقطه برای هر رنگ رنگی که می خواهید آزمایش کنید، با فاصله مساوی در امتداد خط مداد استفاده کنید و هر نقطه را با نام رنگ برچسب بزنید.
3. اکنون، از هر نشانگر برای ایجاد یک نقطه کوچک روی نقطه مداد توسط برچسب مربوطه استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که هر نقطه رنگی تقریباً یک اندازه باشد.
4. با حل کردن 1/8 قاشق غذاخوری نمک خوراکی در 3 فنجان آب، محلول نمک 1٪ را آماده کنید. پس از حل شدن نمک، مقدار کمی از محلول را در لیوان بلند بریزید. سطح آب باید تقریباً ¼ اینچ ارتفاع داشته باشد. بسیار مهم است که کمتر از نقاط نشانگر روی فیلتر قهوه شما باشد.
5. مربع فیلتر را به صورت عمودی از وسط چین دهید تا بتواند عمودی بایستد. سپس آن را به آرامی در لیوان قرار دهید تا لبه زیر نقطه های نشانگر در محلول نمک قرار گیرد. آب از فیلتر قهوه شروع به حرکت می کند.
6. وقتی آب تقریباً به بالای مربع صافی رسید، آن را از محلول خارج کنید و بگذارید خشک شود.
7. رنگدانه‌های موجود در نشانگرها باید از فیلتر خارج می‌شدند، برخی دورتر از بقیه. چی میبینی؟

چه خبر است?

این آزمایش شیمی با وسایل خانه شکل ساده‌شده‌ای از کروماتوگرافی است، تکنیکی که دانشمندان واقعی هر روز از آن برای جدا کردن اجزای یک محلول استفاده می‌کنند.

در اینجا دو پدیده در کار است. اولاً، عمل مویرگی چیزی است که باعث می شود مایع از گرانش سرپیچی کند و فیلتر قهوه را به سمت بالا حرکت دهد. این در لوله‌های کوچک (مانند الیاف متخلخل فیلتر قهوه) زمانی اتفاق می‌افتد که نیروهای بین مولکولی بین مایع و لوله قوی‌تر از نیروی گرانش است که جرم مایع درون لوله را می‌کشد.

اما بخش دوم چیزی است که کروماتوگرافی را بسیار مفید می کند. برخی از رنگ‌های نشانگر شما نسبت به سایرین در فیلتر قهوه بالاتر رفته‌اند. این احتمال وجود دارد که تعدادی از آنها حتی به چندین رنگ جدا شوند (مثلاً یک لکه آبی و یک لکه زرد از نشانگر سبز شما آمده است). کروماتوگرافی از خواص فیزیکی و شیمیایی مختلف مولکول های مختلف برای جداسازی آنها از این طریق استفاده می کند.

گاهی اوقات، یک رنگ سریعتر به سمت بالای فیلتر قهوه حرکت می کند (“فاز ثابت”) فقط به این دلیل که مولکول کوچکتری است و وزن کمتری دارد. با این حال، معمولاً مولکول‌ها بر اساس تمایلشان به فاز ساکن یا «فاز متحرک» (محلول نمک در مورد ما) از هم جدا می‌شوند.

به عنوان مثال، مولکول‌های قطبی بیشتر تمایل بیشتری به یون‌های مثبت و منفی موجود در آب نمک خواهند داشت و راحت‌تر به بالای فیلتر منتقل می‌شوند. از سوی دیگر، مولکول‌های غیرقطبی هیچ جذابیتی برای این بارها نخواهند داشت و به این سرعت توسط محلول از بین نمی‌روند.

نشانگر pH کاملا طبیعی خودتان

هزاران تن از مایعات خانگی به این دلیل که اسیدی، خنثی یا بازی هستند، «رفتار» دارند. می توانید pH این مایعات را با نوارهای تست یا محلول نشانگر که از فروشگاه لوازم استخر یا پت شاپ خریداری می کنید بررسی کنید. اما آیا می دانستید که می توانید این کار را با یک سبزی معمولی انجام دهید؟

رنگ های زرق و برق دار در این آزمایش ساده آن را به بهترین شکل برای بچه ها شیمی می کند!

آنچه شما نیاز دارید:

• نصف کلم قرمز
• 2-3 فنجان آب جوش
• صافی
• مایعات مختلف خانگی برای آزمایش (مانند آب ساده، آب لیمو، محلول جوش شیرین)
• برای هر مایع یک لیوان شفاف
• آب اضافی برای رقیق کردن

چه باید کرد:

1. نشانگر PH کلم را آماده کنید. برای انجام این کار، کلم را به قطعات کوچک خرد کنید، در قابلمه ای با آب جوش بپوشانید و بگذارید خنک شود. صاف کنید تا مایع که باید بنفش تیره باشد جدا شود. این راه حل نشانگر شماست.
2. مقدار کمی از مواد خانگی خود را در لیوان های جداگانه در آب رقیق کنید. حتما به آنها برچسب بزنید تا بدانید چیست. این ایده خوبی است که یک لیوان آب معمولی داشته باشید تا به عنوان کنترل عمل کند.
3. زمانی که نشانگر PH را اضافه می‌کنید، پیش‌بینی کنید که هر مایع به چه رنگی تبدیل می‌شود و سپس با ریختن مقدار کمی در هر لیوان ببینید آیا درست می‌گویید یا خیر.
4. مایعات خنثی باید مانند خود نشانگر بنفش باشند. مایعات اسیدی باید صورتی داغ شوند و مایعات اساسی باید آبی شوند!

چه خبر است؟

اسیدیته، برای اهداف pH، معیاری برای اندازه گیری یون های هیدروژن است (H⁺) در یک محلول. pH 7 خنثی در نظر گرفته می شود. اگر مایعی اسیدی باشد PH آن بین 0 تا 7 و اگر مایع بازی یا قلیایی باشد PH آن بین 7 تا 14 خواهد بود.

یک نشانگر pH با واکنش با اسیدی (H⁺) و اساسی (OH^–یونهای موجود در محلول؛ محصول آن واکنش رنگی متفاوت با رنگ اولیه دارد، بنابراین نشان می دهد که محلول بازی است یا اسیدی.

در کلم قرمز رنگدانه گیاهی آنتوسیانین دارای ساختار مولکولی است که به آن اجازه می دهد هم به عنوان باز (در واکنش با اسیدها) و هم به عنوان اسید (در واکنش با بازها) عمل کند. بنابراین بسته به تعداد هیدروژن های اسیدی که دارد، سه شکل مختلف دارد که هر کدام رنگ متفاوتی دارند (در محیط اسیدی کاملاً پروتونه شده، در یک محیط خنثی تا حدی پروتونه می شود و در یک محیط قلیایی کاملاً پروتونه می شود).

نظرات نهایی در مورد شیمی برای کودکان

این آزمایش های شیمی سرگرم کننده با وسایل خانه برای بچه ها ساده، ایمن و از نظر بصری جالب است. اما برای اطمینان از اینکه آنها بیشترین بهره را از آن می برند، فراموش نکنید که از آنها سؤالاتی بپرسید (و تمام تلاش خود را برای پاسخ به سؤالات آنها انجام دهید). آنها چه می بینند؟ چرا ممکن است این اتفاق بیفتد؟ اگر شرایط را کمی تغییر دهید چه اتفاقی می افتد؟

قبل از اینکه متوجه شوید، یک دانشمند جوان خواهید داشت!

همچنین، مطمئن شوید که برخی از آزمایش‌های علمی عمومی‌تری را که می‌توانید در خانه انجام دهید و اخیراً منتشر کرده‌ایم، بررسی کنید.